WO2015122056A1

WO2015122056A1 - 空気調和装置

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Publication number: WO2015122056A1
Application number: PCT/JP2014/078437
Authority: WO
Inventors: 浦田　和幹; 内藤　宏治; 和彦谷; 裕昭金子
Original assignee: 日立アプライアンス株式会社
Priority date: 2014-02-13
Filing date: 2014-10-27
Publication date: 2015-08-20
Also published as: JP6138711B2; JP2015152205A

Abstract

圧縮機の信頼性を確保しつつ室外熱交換器に付着した霜を融解するために必要な熱源を十分に引き出すことができ、それによって除霜運転時間を短縮する。空気調和装置は、圧縮機３、室外熱交換器５及び室外膨張弁６を備える。また、圧縮機の吐出側の冷媒配管２６と、室外熱交換器と室外膨張弁を接続する冷媒配管２７とを接続する除霜バイパス回路１５と、該除霜バイパス回路に設けられた除霜用膨張弁１２と、圧縮機の吐出側の圧力を検出する吐出圧力検出手段１８と、除霜用膨張弁の開度を制御する制御装置１７を備える。この制御装置は、室外熱交換器の除霜運転を行う場合、除霜用膨張弁を開き、室外膨張弁を全閉とし、更に吐出圧力検出手段で検出される吐出圧力値に応じて除霜用膨張弁の開度を制御する。

Description

空気調和装置

　本発明は空気調和装置に関し、特に室外熱交換器に付着する霜を融解するための除霜運転機能を備えているものに関する。

　空気調和装置を暖房運転した場合、空気調和装置の室外熱交換器は蒸発器として作用し、その伝熱面が零度以下になると、伝熱面に空気中の水分が凝縮・氷結して霜が生じる。このような霜が伝熱面に付着してその厚み（着霜量）が増加していくと、前記室外熱交換器における空気の流路が狭くなり、該室外熱交換器を流れる空気風量が低下して、空気から冷媒への伝熱が阻害される。このため、室外熱交換器の熱交換効率が低下し、空気調和装置としての性能が低下する。

　そこで、空気調和装置においては、一般に、室外熱交換器に付着した霜を取り除く除霜運転機能を備えており、着霜量が増加すると除霜運転を実行するように構成されている。
この除霜運転としては、例えば特開２０１０－１６４２５７号公報（特許文献１）に示すように、圧縮機から吐出された冷媒を、凝縮器（室内熱交換器）をバイパスさせ、蒸発器（室外熱交換器）に直接流入させるホットガスバイパス除霜方式が知られている。

　この特許文献１に記載の空気調和装置は、圧縮機、負荷側熱交換器（水熱交換器）、第１膨張弁、レシーバ、第２膨張弁及び熱源側熱交換器（室外熱交換器）が順次配管接続されて冷媒回路を構成している。また、前記第１膨張弁と前記第２膨張弁を接続している中圧管を流れる冷媒と、前記圧縮機への吸入配管を流れる冷媒とを熱交換させる冷媒－冷媒熱交換器、前記圧縮機からの吐出配管と、前記第２膨張弁と前記熱源側熱交換器の間の低圧管とを接続するバイパス配管、このバイパス配管に設けられたバイパス膨張弁、及び前記第１膨張弁及び前記第２膨張弁を閉止し、前記バイパス膨張弁の開度を前記圧縮機に吸入される冷媒の過熱度又は前記圧縮機から吐出された冷媒の過熱度に応じて制御することにより除霜運転を実行するように制御する制御装置を備えている。

　この特許文献１に記載の空気調和装置によれば、前記第１膨張弁及び前記第２膨張弁を閉止して除霜運転を実行するため、凝縮器として機能する負荷側熱交換器に滞留した冷媒の状態は変化しないため、除霜運転終了後の暖房立ち上がり時間を短くすることができるという特徴を有する。

特開２０１０－１６４２５７号公報

　上記特許文献１に記載されているホットガスバイパス方式による除霜運転を実行する場合、室外熱交換器に付着した霜を融解する熱源としては、圧縮機に蓄えられている（保有されている）熱容量と、圧縮機で消費される電気入力量の二つの熱源がある。ところが、上記に示す空気調和装置では、前記第１膨張弁と前記第２膨張弁を接続している中圧管を流れる冷媒と、圧縮機の吸入配管を流れる冷媒とを前記冷媒－冷媒熱交換器により熱交換させる構成としているため、除霜運転中には、レシーバ内に閉じ込められた冷媒と、圧縮機に吸入される冷媒とが熱交換する。このため、圧縮機吸入側の冷媒過熱度若しくは圧縮機吐出側の冷媒過熱度が大きくなり、前記バイパス膨張弁の開度は大きくなるように制御される。これにより除霜運転中には圧縮機吐出側の圧力が低下するので、除霜熱源である圧縮機で消費される電気入力量が低下する。従って、除霜熱源不足となり、除霜運転時間が長くなるという課題がある。

　本発明の目的は、ホットガスバイパス方式による除霜運転時に、圧縮機の信頼性を確保しつつ室外熱交換器に付着した霜を融解するために必要な熱源を十分に引き出すことができ、それによって除霜運転時間を短縮することのできる空気調和装置を得ることにある。

　上記目的を達成するために、本発明は、圧縮機、室外熱交換器及び室外膨張弁を備える空気調和装置であって、前記圧縮機の吐出側の冷媒配管と、前記室外熱交換器と前記室外膨張弁を接続する冷媒配管とを接続する除霜バイパス回路と、該除霜バイパス回路に設けられた除霜用膨張弁と、前記圧縮機の吐出側の圧力を検出する吐出圧力検出手段と、前記除霜用膨張弁の開度を制御する制御装置を備え、前記制御装置は、前記室外熱交換器の除霜運転を行う場合、前記除霜用膨張弁を開き、前記室外膨張弁を全閉とし、更に前記吐出圧力検出手段で検出される吐出圧力値に応じて前記除霜用膨張弁の開度を制御することを特徴とする。

　本発明によれば、ホットガスバイパス方式による除霜運転時に、圧縮機の信頼性を確保しつつ室外熱交換器に付着した霜を融解するために必要な熱源を十分に引き出すことができ、それによって除霜運転時間を短縮することのできる空気調和装置を得ることができる効果が得られる。

本発明の空気調和装置の実施例１を示す冷凍サイクル構成図である。図１に示す空気調和装置における除霜運転時の処理フローを説明するフローチャートである。図１に示す空気調和装置における除霜運転時の他の処理フローを説明するフローチャートである。本発明の空気調和装置の実施例２を示す冷凍サイクル構成図である。図４に示す空気調和装置における除霜運転時の処理フローを説明するフローチャートである。

　以下、本発明の空気調和装置の具体的実施例を図１～図５を用いて説明する。各図において、同一符号を付した部分は同一或いは相当する部分を示している。

　図１は、本発明の空気調和装置の実施例１を示す冷凍サイクル構成図である。この図１に示す空気調和装置は、１台の室外機１と１台の室内機２により構成されている。前記室外機１は、圧縮機３、冷房運転と暖房運転を切替えるための四方弁（切替弁）４、室外熱交換器５、室外膨張弁６、前記室外機１と前記室内機２を接続する冷媒液配管１９側の液阻止弁７、前記室外機１と前記室内機２を接続する冷媒ガス配管２０側のガス阻止弁８、アキュムレータ９を備えており、これらの機器は冷媒配管で接続されている。

　前記室内機２は、室内熱交換器２１と室内膨張弁２２を備え、これらの機器は冷媒配管で接続されている。また、前記室内機２は、前記室外機１と前記冷媒液配管１９を介して前記液阻止弁７と接続され、また冷媒ガス配管２０を介して前記ガス阻止弁８に接続されている。これにより冷媒回路が形成されている。

　前記室外機１には、前記室外熱交換器５に室外空気を供給するための室外ファン１０と、この室外ファン１０を駆動するための室外ファンモータ１１が設けられ、前記室外熱交換器５内を流れる冷媒と前記室外ファン１０により供給される空気とが熱交換されるように構成されている。前記室内機２にも、前記室内熱交換器２１に室内空気を供給するための室内ファン２３と、該室内ファン２３を駆動するための室内ファンモータ２４が設けられ、前記室内熱交換器２１内を流れる冷媒と前記室内ファン２３により供給される空気とが熱交換されるように構成されている。

　また、前記室外機１には、前記圧縮機３の吐出側と前記四方弁４を接続している配管から分岐して、前記室外熱交換器５と前記室外膨張弁６を接続している配管にバイパスさせる除霜バイパス回路１５が設けられ、この除霜バイパス回路１５には、除霜用膨張弁１２が設けられている。前記除霜用膨張弁１２は、暖房運転中は前記除霜バイパス回路１５を閉止させるように動作し、除霜運転時には所定開度に開かれて圧縮機から吐出された高温高圧の冷媒を前記除霜バイパス回路１５に流すように動作する。

　更に、前記室外機１には、前記室外膨張弁６と前記液阻止弁７を接続する配管の途中に、主流部と副流部を備えた過冷却熱交換器１３が設けられている。この過冷却熱交換器１３の前記主流部は、その一端を前記室外膨張弁６側に、その他端を前記液阻止弁７側に冷媒配管で接続されている。また、前記過冷却熱交換器１３の副流部は、その一端を、前記過冷却熱交換器１３と前記室外膨張弁６を接続している冷媒配管から分岐して設けた過冷却バイパス回路１６に接続され、前記副流部の他端側は、前記四方弁４と前記アキュムレータ９を接続している圧縮機吸入側の冷媒配管２５に合流するように接続されている。

　前記過冷却バイパス回路１６には過冷却膨張弁１４が設けられており、この過冷却膨張弁１４により、前記過冷却バイパス回路１６を流れる冷媒の量を調節すると共に減圧した後、前記過冷却熱交換器１３の副流部に流入するように構成されている。　
　なお、前記過冷却バイパス回路１６は前記過冷却熱交換器１３と前記液阻止弁７を接続している冷媒配管から分岐させるようにしても良い。

　また、前記圧縮機３の吐出側の冷媒配管２６には、該圧縮機３の吐出圧力を検出する吐出圧力センサ（吐出圧力検出手段）１８が設けられている。前記圧縮機３、四方弁４、室外膨張弁６、室外ファンモータ１１、除霜用膨張弁１２、過冷却膨張弁１４、吐出圧力センサ１８、室内機２に設けられている室内膨張弁２２及び室内ファンモータ２４などの各々のアクチュエータは、マイコン（制御装置）１７とそれぞれ通信可能に接続されており、前記各アクチュエータは、冷凍サイクルの運転状態に応じて前記マイコン１７からの指令により制御されるように構成されている。

　上述したように構成されている本実施例の空気調和装置において、室外機１の周囲空気温度が低い状況で暖房運転を継続した場合、室外熱交換器５は蒸発器として作用しているため、その伝熱面が零度以下になると、伝熱面に空気中の水分が凝縮・氷結して霜が生じる。この伝熱面に付着した霜の厚みが次第に増加していくと、前記室外熱交換器５を通過する空気の流路が狭くなっていく。このため、風量が低下し、空気から冷媒への伝熱が阻害されるので、室外熱交換器５の熱交換効率は低下し、空気調和装置としての性能が低下する。

　そこで、本実施例の空気調和装置においては、室外熱交換器５に付着した霜を取り除くための除霜運転を実施するように構成されている。以下、この除霜運転について、図１を参照しつつ図２を用いて説明する。

　図２は、図１に示す空気調和装置における除霜運転時の処理フローを説明するフローチャートである。この図２における演算処理は、図１に示すマイコン（制御装置）１７内で行われる。まず、マイコン１７から除霜運転の指令が為されると、室外機１に設けられている室外ファン１０を停止、室外膨張弁６を開度Ａ（全閉状態）に設定し、過冷却膨張弁１４を開度Ｃ（全開状態若しくは微開状態の所定開度）、除霜用膨張弁１２を開度Ｄ（全開状態若しくは圧縮機運転容量に応じた開度（所定開度））に設定する制御が行われる（ステップＳ１）。本実施例では、後述するステップＳ３に示すように、除霜運転時は圧縮機を最大周波数で運転するので、その容量に合わせて、除霜用膨張弁１２の初期開度が予め定めた所定の開度に設定される。なお、圧縮機運転容量に応じた開度とは、搭載される圧縮機の大きさ（容量）に応じて、或いは本実施例では圧縮機３として回転数制御が可能なインバータ圧縮機を用いているので、除霜運転開始時の圧縮機運転容量（運転周波数）に応じて設定される初期開度である。

　ステップＳ２では、室内機２に設けられている室内ファン２３を停止させ、室内膨張弁２２を開度Ｂ（室内機側に冷媒が流通できる所定開度）に設定される。　
　ステップＳ３では、十分な除霜熱源を確保するため、圧縮機３の電気入力量を最大にするように、圧縮機運転周波数を最大にする制御が行われる。なお、本発明は、除霜運転時の運転周波数は、最大にするものに限定されるものではない。

　上記Ｓ１からＳ３までのステップが実行されると、図１において、実線矢印で示すように冷媒が流れる。即ち、圧縮機３で圧縮された高温高圧のガス冷媒は、除霜バイパス回路１５に流入する流れと、四方弁４側に流れる流れとに分配され、四方弁４側に流れる高温高圧のガス冷媒は、四方弁４を通過後、ガス阻止弁８、冷媒ガス配管２０を通過して室内熱交換器２１に流入する。室内膨張弁２２は、冷媒が流通可能な開度に調整されているため、前記高温高圧のガス冷媒は、室内熱交換器２１、室内膨張弁２２を通り、冷媒液配管１９、液阻止弁７を通過して室外機１に流入する。前記室内熱交換器２１側に流れる冷媒は、高温高圧の冷媒であるため、暖房運転復帰と同時に室内機２が設置されている空調場を暖房することができる。

　一方、除霜バイパス回路１５に流れた高温高圧の冷媒は、除霜用膨張弁１２を通過後、前記室外熱交換器５と前記室外膨張弁６を接続している冷媒配管２７に流入する。ここで、前記室外膨張弁６は全閉状態となっているため、前記冷媒配管２７に流入した冷媒は全て室外熱交換器５内に流れる。室外熱交換器５に付設されている室外ファン１０は停止しているため、室外熱交換器５内に流入した前記冷媒は、室外熱交換器５に付着している霜と熱交換し、霜を融解させながら自らは気液二相化して、室外熱交換器５から流出する。室外熱交換器５から流出した前記気液二相となった冷媒は、四方弁４を通過しアキュムレータ９内に流入する。このアキュムレータ９により所定の冷媒かわき度に調整されて前記圧縮機３の吸入側に流入し、この圧縮機３で圧縮されることにより除霜運転中の冷凍サイクルが形成される。

　ここで、上記除霜運転により、室外熱交換器５における霜の融解が進むにつれて、融解する霜の量は減少していくこと、また霜の温度も高くなるため、圧縮機３の吸入側圧力が高くなり、冷媒の密度大きくなる。このため冷媒循環量が増加し、室外熱交換器５から流出する冷媒かわき度が大きくなり、圧縮機３の温度が上昇する。このため、圧縮機３で発生している電気入力量の内、圧縮機３の温度を上げるため（圧縮機の熱容量の増加）に用いられる比率が大きくなり、霜を融解するために用いられる圧縮機３の電気入力量が減少するので、除霜運転時間が長くなる。

　本実施例では、前記過冷却膨張弁１４を予め定めた所定開度（全開状態もしくは微開状態）に設定しているため、前記室外膨張弁６と前記室内膨張弁２２の間の配管内の液冷媒は、前記過冷却バイパス回路１６から前記過冷却熱交換器１３を通過して、前記四方弁４と前記アキュムレータ９とを接続している冷媒配管２５の部分に流れる。これにより、前記アキュムレータ９内に流入する冷媒のかわき度を小さくすることができるので、圧縮機３の温度を下げることが可能となり、霜を融解するために用いられる圧縮機３の電気入力量を増加させることができる。また、圧縮機３が保有している熱容量分も霜を融解する熱量として利用できるため、除霜運転時間の短縮を図ることができる。

　図２に戻り、ステップＳ４では、圧縮機３の吐出圧力Ｐｄの状態を吐出圧力センサ１８で検出し、この検出された吐出圧力Ｐｄを予め定めた所定の圧力値Ｐｃ１（この圧力値は圧縮機３の電気入力量が低下して除霜熱源として不十分になってしまうような圧力、例えばＰｃ１＝２．２ＭＰａＧなどの値に設定される）と比較する。このステップＳ４で、「吐出圧力Ｐｄ＜所定の圧力Ｐｃ１」が成立した場合（ＹＥＳの場合）には、圧縮機３への電気入力量が低下し除霜熱源として不十分なため、前記除霜用膨張弁１２の開度Ｄを予め定めた所定開度ΔＰＬＳだけ閉じるように制御する（ステップＳ５）。この制御により、前記除霜用膨張弁１２の抵抗が大きくなり、圧縮機３の吐出圧力Ｐｄが上昇するから、圧縮機電気入力量が増大し、除霜熱源を常に高く確保することができるようになる。

　そして、ステップＳ６に移り、除霜終了判定条件が成立するかどうかを判定する。このステップＳ６では、例えば、室外熱交換器５の温度が所定の値（例えば３℃）以上か否か、圧縮機３の吸入圧力が所定の値（例えば０．７ＭＰａＧ）以上か否か、などで除霜運転を終了して良いかどうかを判定する。

　なお、前記ステップＳ４において、検出された吐出圧力値Ｐｄが所定の圧力値Ｐｃ１以上となっている場合（ＮＯの場合）には上述したステップＳ６に移り、除霜終了判定条件が成立するかどうかを判定する。

　ステップＳ６で除霜判定条件が成立していない場合（ＮＯの場合）には、前記ステップＳ４に戻り、上記ステップＳ４～Ｓ６を繰り返す。ステップＳ６で除霜判定条件が成立した場合（ＹＥＳの場合）には、除霜運転を終了し、再び暖房運転を開始する。即ち、室外膨張弁６を所定の開度に設定すると共に室外ファン１０を暖房運転に適した所定の回転数で駆動し、除霜用膨張弁１２については閉に設定し、室内膨張弁２２を暖房ができる所定の開度に設定すると共に室内ファン２３を所定の回転数で駆動するように制御する。これにより、直ちに正常な暖房運転を開始することが可能となる。

　以上のように、本実施例では、圧縮機３の吐出圧力Ｐｄを吐出圧力センサ１８で検出し、前記圧縮機３の吐出圧力Ｐｄを予め定めた所定の圧力値Ｐｃ１以上になるように除霜用膨張弁１２の開度を制御するため、除霜熱源である圧縮機電気入力量を常に高く維持することが可能となり、除霜時間を短縮できる空気調和装置を得ることができる。

　また、本実施例では、空気調和装置に過冷却熱交換器１３、過冷却膨張弁１４及び過冷却バイパス回路１６を付設しているので、除霜運転中に、前記過冷却膨張弁１４を、前記圧縮機３から吐出される冷媒の過熱度に応じて制御するように構成することもできる。このように構成すれば、圧縮機３の信頼性を確保できる範囲において、かわき度のできるだけ小さい冷媒を圧縮機３に供給できるから、圧縮機３の保有している熱容量を十分に抽出して除霜熱源として利用できる。従って、圧縮機３の信頼性を確保しつつ除霜運転時間を短縮することが可能となる。なお、圧縮機から吐出される冷媒過熱度は、圧縮機吐出側温度を検出する温度センサ（図示せず）を設け、この吐出側温度と、前記吐出圧力センサ１８で検出される吐出圧力から求めることができる。

　また、本実施例では、室内機２側の冷媒状態は、高温高圧の冷媒が流通している状態となっているため、除霜終了後は直ちに暖房運転に復帰させることが可能となる。従って、除霜運転終了後の暖房運転の立ち上りを迅速に行えるから、室内を暖房する積算暖房能力も向上させることができ、室内の快適性をより向上することができる。

　更に、本実施例では、前述した過冷却熱交換器１３を備えているので、通常の暖房運転時にも、この過冷却熱交換器１３と前記過冷却バイパス回路１６を用いることにより、蒸発器として作用する室外交換器５に流入する冷媒循環量を低減できる。このため、蒸発器として作用している室外熱交換器５での圧力損失を低減でき、空気調和装置の性能を更に向上できる効果も得られる。

　図３は図１に示す空気調和装置における除霜運転時の他の処理フローを説明するフローチャートで、この図３により、除霜運転における他の処理フローの例を説明する。この例による演算処理も、図２で説明した場合と同様に、図１に示すマイコン（制御装置）１７内で行われる。

　この図３に示す例でも、マイコン１７から除霜運転の指令が為されると、図２で説明した制御と同様にステップＳ１からステップＳ４が実行される。ステップＳ１～Ｓ４は図２で説明したものと同様の制御が行われるので、それらの説明については省略する。

　この例においては、上記ステップＳ４において、「吐出圧力Ｐｄ＜所定の圧力Ｐｃ１」が成立した場合（ＹＥＳの場合）、ステップＳ５に移り、除霜用膨張弁１２の開度Ｄを予め定めた所定開度ΔＰＬＳだけ閉じるように制御することは同じである。そして、この例では、更に前記ステップＳ５の処理後、或いは前記ステップＳ４において、検出された吐出圧力値Ｐｄが所定の圧力値Ｐｃ１以上となっている場合（ＮＯの場合）には、ステップＳ７を実行するように制御される。このステップＳ７では、吐出圧力センサ１８で検出された吐出圧力Ｐｄを予め定めた所定の圧力値Ｐｃ２と比較する。この圧力値Ｐｃ２はステップＳ４における所定の圧力値Ｐｃ１よりも大きな値であり、圧縮機３の信頼性が損なわれるような圧力、例えばＰｃ２＝３．５ＭＰａＧなどの値に設定される。

　上記ステップＳ７において、「吐出圧力Ｐｄ＞所定の圧力Ｐｃ２」が成立した場合（ＹＥＳの場合）には、吐出圧力が高くなり過ぎて圧縮機３の信頼性が損なわれ可能性があるため、ステップＳ８に移り、前記除霜用膨張弁１２の開度Ｄを予め定めた所定開度ΔＰＬＳだけ開くように制御する。この制御により、前記除霜用膨張弁１２の抵抗が小さくなり、圧縮機３の吐出圧力Ｐｄが低下し、圧縮機の信頼性を確保できる方向に制御される。

　上記ステップＳ８を実行した後、或いは前記ステップＳ７で、検出された吐出圧力値Ｐｄが所定の圧力値Ｐｃ２以下となっている場合（ＮＯの場合）にはステップＳ６に移り、除霜終了判定条件が成立するかどうかを判定する。このステップＳ６の判定は図２で説明したものと同様に行う。

　ステップＳ６で除霜判定条件が成立していない場合（ＮＯの場合）には、前記ステップＳ４に戻り、上記ステップＳ４、Ｓ５、Ｓ７、Ｓ８、Ｓ６を繰り返す。ステップＳ６で除霜判定条件が成立した場合（ＹＥＳの場合）には、除霜運転を終了し、再び暖房運転を開始する。　
　他の制御は上記図２で説明したものと同様であるので、説明を省略する。

　以上のように、この図３に示す除霜運転時の処理フローとしても、図２で説明した処理フローの場合と同様の効果を得ることができる。また、この図３に示す例では、除霜運転中において圧縮機３の吐出圧力Ｐｄの値が低い場合には、除霜用膨張弁１２を閉じて圧縮機３の吐出圧力Ｐｄを高く維持するように制御すると共に、前記圧縮機３の吐出圧力Ｐｄが高い場合には、圧縮機の信頼性を維持するように除霜用膨張弁１２を開いて圧縮機３の吐出圧力Ｐｄを下げるように制御するので、圧縮機３の信頼性を更に向上しつつ、大きな除霜熱源を確保することができる。このため、高い信頼性を維持しながら除霜時間の短縮を図れる空気調和装置を得ることができる効果がある。

　図４は本発明の空気調和装置の実施例２を示す冷凍サイクル構成図、図５は図４に示す空気調和装置における除霜運転時の処理フローを説明するフローチャートである。これら図４及び図５を用いて、本発明の空気調和装置の実施例２を説明する。これらの図において、図１～図３と同一符号を付した部分は同一或いは相当する部分を示している。

　本実施例２の空気調和装置が前述した実施例１と異なる点は、室外機１に搭載されている圧縮機が、第１圧縮機３ａと第２圧縮機３ｂの複数台の圧縮機で構成されている点、これら第１、第２の圧縮機３ａ，３ｂもマイコン（制御装置）１７に通信可能に接続され、前記マイコン１７からの指令により制御されるように構成されている点である。図４において、それ以外の構成については、図１と同様であるので、それらの説明については省略する。

　次に、図５により、本実施例２の空気調和装置における除霜運転時の処理フローを説明する。この図５における演算処理も、図２及び図３で説明したものと同様に、図４に示すマイコン（制御装置）１７内で行われる。まず、マイコン１７から除霜運転の指令が為されると、室外機１に設けられている室外ファン１０を停止、室外膨張弁６を開度Ａ（全閉状態）に設定し、過冷却膨張弁１４を開度Ｃ（全開状態もしくは微開状態）に設定する制御が行われる（ステップＳ９）。

　次に、ステップＳ１０に移り、圧縮機運転台数が１台か否かを判定し、圧縮機運転台数が１台の場合は、ステップＳ１１に移り、除霜用膨張弁１２を開度Ｄ１（除霜用膨張弁１２の全開よりは小さい値で圧縮機運転容量に見合った開度）に設定する制御が行われる。前記ステップＳ１０で、圧縮機運転台数が１台でない場合（即ち、本実施例では２台の場合）は、ステップＳ１２に移り、前記除霜用膨張弁１２の開度をＤ２（全開、または全開よりも小さく且つ前記開度Ｄ１よりも大きい開度）に設定する制御が行われる。

　そして、その後は図３に示す除霜運転時の処理フローと同様に、ステップＳ２～Ｓ５、Ｓ７、Ｓ８、Ｓ６の制御が順次行われることにより、除霜運転が実行される。

　本実施例２のように、暖房運転から除霜運転に切り替える時の前記除霜用膨張弁１２の設定開度を、圧縮機運転台数に応じて設定することにより、除霜運転への切り替え直後の圧縮機吐出側の圧力低下による除霜熱源の低下や、圧力の異常上昇による圧縮機の信頼性低下を抑制することが可能となり、延いては除霜運転に切り替え直後から、圧縮機吐出側の圧力を適正な圧力に設定できるため、除霜運転時間を短縮できると共に、空気調和装置の信頼性を確保することも可能となる。

　なお、本実施例２では、圧縮機が２台の例で説明したが、３台以上の場合にも運転台数に応じて除霜用膨張弁１２の初期開度を設定することで同様に実施できる。

　以上述べた本発明の各実施例によれば、圧縮機の吐出圧力を吐出圧力センサで検出し、前記圧縮機の吐出圧力を所定の圧力以上となるように除霜用膨張弁の開度を制御するため、除霜熱源である圧縮機電気入力量を常に高く維持することが可能となり、除霜時間を短縮できる空気調和装置を得ることができる。

　また、空気調和装置に過冷却熱交換器、過冷却バイパス回路及び過冷却膨張弁を設け、除霜運転時に、前記過冷却膨張弁の開度を圧縮機吐出ガス過熱度に応じて制御することにより、圧縮機の運転信頼性を維持しつつ、アキュームレータに冷媒液をより多く戻すことが可能となる。この結果、圧縮機にかわき度の小さい冷媒を供給することができ、圧縮機に保有されている熱容量をより多く抽出して除霜熱源として利用することができる。このため、圧縮機に保有されている熱容量と、圧縮機で消費される電気入力量の二つの熱源を、室外熱交換器に付着した霜の融解熱として最大限利用することができ、除霜運転時間の短縮を図ることができる。

　更に、除霜運転において、圧縮機の吐出圧力が高い場合には除霜用膨張弁の開度を大きくして圧縮機の吐出圧力を下げるように制御することにより、圧縮機の信頼性をより向上しつつ除霜熱源を最大限確保することが可能となり、高い信頼性を維持しつつ除霜時間の短縮を図れる空気調和装置を得ることができる。

　なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記実施例では、過冷却熱交換器、過冷却バイパス回路及び過冷却膨張弁を備える例で説明したが、本発明はこれらの機器を備えるものに限定されるものではなく、過冷却熱交換器などを備えていないものであっても、上記除霜用膨張弁により除霜運転時の圧縮機吐出側圧力を所定値以上になるように制御することにより、除霜熱源を確保して除霜運転の短縮を図ることができるものである。

　また、除霜用膨張弁の初期開度は、全開状態若しくは圧縮機運転容量に応じた所定開度に設定するように制御する例を説明したが、除霜用膨張弁の開度は予め定めた任意の開度に設定しても良い。　
　更に、本発明は、暖房と冷房を切替える切替弁（例えば四方弁）をもつ空気調和装置には限定されず、暖房専用機であっても同様に適用可能である。また、上述した実施例は、室外機と室内機が1台づつのもので説明したが、室外機が複数台の空気調和装置や、室内機が複数台の空気調和装置にも同様に適用できる。

　なお、上記した実施例は本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。

１…室外機、２…室内機、
３…圧縮機、３ａ…第１圧縮機、３ｂ…第２圧縮機、
５…室外熱交換器、６…室外膨張弁、
７…液阻止弁、８…ガス阻止弁、
９…アキュムレータ、
１０…室外ファン、１１…室外ファンモータ、
１２…除霜用膨張弁、
１３…過冷却熱交換器、１４…過冷却膨張弁、
１５…除霜バイパス回路、１６…過冷却バイパス回路、
１７…マイコン（制御装置）、
１８…吐出圧力センサ（吐出圧力検出手段）、
１９…冷媒液配管、２０…冷媒ガス配管、
２１…室内熱交換器、２２…室内膨張弁、
２３…室内ファン、２４…室内ファンモータ、
２５～２７…冷媒配管。

Claims

　圧縮機、室外熱交換器及び室外膨張弁を備える空気調和装置であって、
　前記圧縮機の吐出側の冷媒配管と、前記室外熱交換器と前記室外膨張弁を接続する冷媒配管とを接続する除霜バイパス回路と、
　該除霜バイパス回路に設けられた除霜用膨張弁と、
　前記圧縮機の吐出側の圧力を検出する吐出圧力検出手段と、
　前記除霜用膨張弁の開度を制御する制御装置を備え、
　前記制御装置は、前記室外熱交換器の除霜運転を行う場合、前記除霜用膨張弁を開き、前記室外膨張弁を全閉とし、更に前記吐出圧力検出手段で検出される吐出圧力値に応じて前記除霜用膨張弁の開度を制御する
　ことを特徴とする空気調和装置。
　請求項１に記載の空気調和装置であって、
　前記圧縮機、前記室外熱交換器及び前記室外膨張弁を備えると共にこれらの機器を接続する冷媒配管を有する室外機と、室内熱交換器及び室内膨張弁を備えると共にこれらの機器を接続する冷媒配管を有する室内機と、前記室外機と前記室内機を接続する冷媒液配管及び冷媒ガス配管を備え、
　前記制御装置は、前記室外熱交換器の除霜運転を行う場合、前記室内膨張弁も開くように制御する
　ことを特徴とする空気調和装置。
　請求項２に記載の空気調和装置であって、
　前記室外機は、冷房運転と暖房運転を切替えるための切替弁と、前記圧縮機の吸入側と前記切替弁との間に設けられたアキュムレータを備え、
　前記制御装置は、前記室外熱交換器の除霜運転を行う場合、前記切替弁を暖房運転の状態に維持しながら前記除霜用膨張弁と前記室内膨張弁を開き、前記室外膨張弁を全閉とし、前記吐出圧力検出手段で検出される吐出圧力値に応じて前記除霜用膨張弁の開度を制御する
　ことを特徴とする空気調和装置。
　請求項３に記載の空気調和装置であって、
　前記室外機は、該室外機と前記室内機を接続する前記冷媒液配管側の液阻止弁と、前記室外機と前記室内機を接続する冷媒ガス配管側のガス阻止弁と、
　前記室外膨張弁と前記液阻止弁を接続する配管の途中に設けられ、主流部を流れる冷媒と副流部を流れる冷媒とを熱交換させる過冷却熱交換器と、
　前記室外膨張弁と前記液阻止弁を接続する配管の途中から分岐され、前記過冷却熱交換器の副流部を通過後、前記切替弁と前記アキュームレータを接続する冷媒配管にバイパスされる過冷却バイパス回路と、
　この過冷却バイパス回路における前記過冷却熱交換器上流側に設けられた過冷却膨張弁と、を備え、
　前記過冷却膨張弁は、前記圧縮機から吐出される冷媒の過熱度に応じて制御されることを特徴とする空気調和装置。
　請求項１に記載の空気調和装置であって、除霜運転時には前記圧縮機の周波数を最大容量で運転し、且つ前記吐出圧力検出手段により検出される吐出圧力値が所定値以下となった場合、前記除霜用膨張弁の開度を所定量絞るように制御されることを特徴とする空気調和装置。
　請求項５に記載の空気調和装置であって、前記吐出圧力検出手段により検出される吐出圧力値が所定値より高い場合、前記除霜用膨張弁の開度を所定量開くように制御されることを特徴とする空気調和装置。
　請求項１に記載の空気調和装置であって、除霜運転開始時における圧縮機運転容量に応じて前記除霜用膨張弁の初期開度を設定することを特徴とする空気調和装置。
　請求項２に記載の空気調和装置であって、前記室外機に搭載される圧縮機を複数台とし、除霜運転開始時には、圧縮機の運転台数に応じて、前記除霜用膨張弁の初期開度を設定することを特徴とする空気調和装置。